CN103410119A - 一种渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在渗漏水工混凝土内进行截水帷幕灌浆的方法，属水电站大体积混凝土灌浆技术领域，首先孔位放样、设备就位，然后分排、分序、分段钻孔，再经过孔内风水联合冲洗和简易压水试验，经过吹风赶水，就能够进行分排、分序、分段水泥灌浆，同时抬动观测，最后封孔，进行检查孔钻孔、取芯，最后经过声波测试、孔内摄像、压水试验等进行验收。本发明适宜混凝土层间缝、混凝土缺陷等原因产生的渗漏灌浆处理。

Description

一种渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法

技术领域

本发明属水电站大体积混凝土灌浆技术领域，涉及一种渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法。

背景技术

目前水工混凝土渗漏是常见的病害缺陷之一，究其原因主要有：结构设计不合理，混凝土配合比设计或使用不当，施工工艺不规范、质量差，运行操作违规，管理不善，用途或使用条件发生改变，受外荷载破坏或材料老化影响等。

混凝土渗漏的存在，将使建筑物内部产生较大的渗透压力，有时甚至影响到建筑物的安全稳定。渗漏对混凝土破坏的机理之一是：长期渗水会将水泥结石中的Ca(OH)2溶出，混凝土内部空隙会增多增大、结构疏松，强度降低，长期流水不止，最终可能导致整个建筑物遭到破坏；机理之二是：在寒冷地区，渗漏水在露头处冻结成冰堆，会使混凝土建筑物受到冻融破坏。总之，渗漏对水工混凝土危害视水工建筑物的种类、结构形式、环境条件和渗漏部位的不同而各异。

过去，解决大坝混凝土渗漏问题通常采用放空库水蓄水，进行表面涂刷防渗材料，往往只能解决死水位以上的坝面，死水位以下坝体渗漏问题，需要放空大坝蓄水才能处理，这样，会影响电站的连续运行，同时带来经济损失。

如何解决电站运行条件下大坝混凝土漏水问题，是值得探讨的技术问题。

发明内容

本该发明提供了一种渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，不仅克服了现有技术中必须放空库水条件下进行堵漏的弊端，还提供了一种动水条件下的堵漏方法，即能在不放空库区蓄水的前提下，通过灌浆处理的技术措施，有效解决混凝土渗漏缺陷问题，确保了建筑物的稳定安全，解决了施工领域方面一项技术难题，其技术方案如下所述：

一种渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，包括下列步骤：

1）在渗漏部位布置需要钻孔的孔位，进行测量放样；

2）在测定位置进行钻孔，按照先钻灌下游排、再钻灌上游排、最后钻灌中间排的顺序进行施工，在同一排钻孔时按照依次排列的孔位进行施工；

3）对钻好的孔进行风水联合冲洗，将残存在孔底和粘附在孔壁处的杂质冲出孔外；

4）对钻孔进行简易压水的实验，分析渗漏部位及渗漏量的大小程度；

5）将进浆管连接到空压机上，利用高压空气将孔内积水从回浆管口排出，进行孔内排水；

6）对钻孔采用孔口阻塞、自上而下分段、孔内循环法或者采用孔内卡塞、孔内循环法进行灌浆，采用浓浆全孔压力灌浆封孔法封孔，形成平面上呈条带状、立面上形似舞台帷幕的截水帷幕；

7）进行压水试验或者灌浆时，利用抬动观测装置对抬动值进行观测，施工时使抬动值控制在设定值内；

8）在灌浆后进行质量检查，检查孔布置于截水帷幕两孔间的连线上，以及钻孔偏斜过大或灌浆过程出现异常的部位，进行取芯、压水检查。

步骤2）中，采用孔口封闭灌浆的施工方法时需要埋设孔口管，镶孔口管段的孔径的直径为110mm，其他各段孔径的直径不小于56mm。

所述孔口管采用与钻孔孔径相配匹的直径为89mm的无缝钢管，管长露出孔口高度10～15cm，所述孔口管采用丝扣连接。

所述孔口管埋设前检查钻孔孔斜，埋设过程中，检查孔口管的长度以及其和各接头丝扣连接的牢固程度。

步骤4）中，压水实验采用有颜色水；试验压力为灌浆压力的80％，并不大于1MPa；压水时间为20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量。

步骤6）中，根据混凝土浇筑层厚度和渗漏高程设定灌浆段长，当混凝土浇筑层的层间缝不漏时，采用孔口阻塞、自上而下分段、孔内循环法灌浆时，终孔位置在升层之间，采用自上而下分段、孔内卡塞、孔内循环法灌浆时，卡塞在升层1/2处；当层间缝渗漏时，该缝应在灌浆段内。

步骤6）中，作用在孔段内的灌浆压力是根据混凝土极限抗拉强度、灌浆段坝前水位静水压力以及混凝土浇筑质量等边界条件综合计算得出，在设计压力下，当单孔吸浆量不大于0.4L/min，群孔不大于0.8L/min时，续灌40min可结束灌浆。

步骤6）中，灌浆应连续进行，因故中断时间小于30分需尽快恢复灌浆；中断时间超过30分需立即冲洗钻孔，再恢复灌浆；灌浆间断时间过长无法冲洗或冲洗无效时，需进行扫孔到底，重新阻塞，恢复灌浆。

步骤6）中，在灌浆出现失水回浓情况时，当浆液浓度达到下一个比级时，需将浆液调回到原比级继续灌浆，在效果不明显时，重新拌制浆液继续灌注，至灌浆结束。

步骤8）中，取芯检查是对芯样进行物理力学性能检查，对灌浆后芯样强度与设计强度进行对比；压水检查是对检查孔进行分段压水，压水段长与灌浆孔段一致，采用五点法，检查混凝土灌浆后渗漏情况。

本发明提供的方法是适用于水电站大体积混凝土存在层间缝或混凝土缺陷进行的渗漏灌浆处理方法，不仅实用于库区死水位以上大坝混凝土缺陷处理，同样实用于库区死水位以下大坝混凝土缺陷处理，是一种比较便捷的灌浆方法，可在不放空大坝库区蓄水的前提下，处理混凝土渗水缺陷的施工方法，保证了水电站连续、安全、稳定运行，满足了电站运行的需要，给电站运行带来了良好的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明的渗漏混凝土截水帷幕效果图；

图2是本发明提供的方法流程示意图；

图3是采用孔口封闭灌浆设备布置图；

图4是孔内阻塞循环灌浆工序图；

图5是抬动观测装置示意图。

具体实施方式

本发明的目的是克服现有技术中必须放空库区蓄水进行堵漏的弊端，确保建筑物的稳定安全，提供一种动水条件下的堵漏方法。如图1所示，在上游坝面1和下游坝面2之间存在层间缝4，所述大坝存在层间缝渗漏12和混凝土渗漏21，通过在渗漏混凝土内构建一道连续完整比混凝土渗透性低，平面上呈条带状，立面上形似舞台帷幕的防渗结构，即灌浆帷幕，又称截水帷幕3，从而解决混凝土堵漏问题。

截水帷幕3采用分排、分序加密灌浆的施工方法，多排孔时先钻灌下游排，再钻灌上游排，最后钻灌中间排，同一排孔按排列顺序钻孔，即钻灌Ⅰ序孔→钻灌Ⅱ序孔→钻灌Ⅲ序孔的顺序进行施工。

具体步骤如图2所示，首先孔位放样、设备就位，然后分排、分序、分段钻孔，再经过孔内风水联合冲洗和简易压水试验，经过吹风赶水，就能够进行分排、分序、分段水泥灌浆，同时抬动观测，最后封孔，进行检查孔钻孔、取芯，最后经过声波测试、孔内摄像、压水试验、成果资料整理进行验收。

以下对各步骤进行详细描述：

步骤1，孔位放样、设备就位；

按设计布置的孔位，进行测量放样。

步骤2，钻孔；

采用回转式钻机钻孔，金刚石或硬质合金钻头钻进，镶孔口管段的孔径宜为直径110mm，以下各段孔径宜不小于直径56mm。每段灌浆完成后即可进行下一段钻灌施工，直至到达设计深度。

采用孔口封闭灌浆的施工方法时需要埋设孔口管，孔口管宜采用与钻孔孔径相匹配的直径89mm的无缝钢管，管长以露出孔口高度10～15cm为宜，采用丝扣连接。孔口管埋设前应检查钻孔孔斜，当孔斜满足设计技术要求后，即可采用水灰比为0.5：1的浓浆下管埋设。

埋设过程中，重点检查孔口管长度和各接头丝扣是否连接牢固，若采用铅直孔时，还应用水平尺校核管口是否水平。孔口管注浆埋设3d后，应再次检查孔口管偏斜率是否满足要求。对埋设孔口管时段进行压水检查，检查孔口管是否有外漏，若有外漏则应拔管重新埋设。

步骤3，风水联合冲洗；

钻孔风水联合冲洗的目的是将残存在孔底和粘附在孔壁处的粉、碎屑等杂质冲出孔外，保证灌浆的效果。钻孔钻到预定孔段的深度并取出岩心后，将钻具下入至孔底，用大流量清水进行冲洗，直到回水变清，当孔内残存杂质沉积厚度小于10～20cm时，结束冲洗。

步骤4，简易压水；

各序灌浆孔灌浆前根据情况可进行简易压水，了解渗漏部位及渗漏量的大小，具体要求如下:

1）压水实验宜采用有颜色水（如高锰酸钾），便于识别渗漏部位准确位置；

2）试验压力为灌浆压力的80％，并不大于1MPa；

3）压水时间为20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量；

4）简易压水试验成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）；

5）控制压水时间，不宜过长，否则会影响灌浆效果。

步骤5，孔内排水；

压水试验完成后，将进浆管连接到空压机上，间歇性开启空压机，利用高压空气将孔内积水从回浆管口排出，尽量排尽孔内（混凝土内）的积水。并在空压机风管上增加过滤装置，防止油分进入孔内，以免影响灌浆效果。

步骤6，灌浆；

1）灌浆方法。采用孔口阻塞、自上而下分段、孔内循环法灌浆，或采用孔内卡塞、孔内循环法灌浆。

2）灌浆段长。应根据混凝土浇筑层厚度和渗漏高程设定，当层间缝不漏时，若采用自上而下分段、孔口封闭、孔内循环法灌浆，终孔位置宜在升层之间；若采用自上而下分段、孔内卡塞循环法灌浆，卡塞应尽量在升层1/2处。当层间缝渗漏时，该缝应在灌浆段内。

3）灌浆压力。根据混凝土极限抗拉强度、灌浆段坝前水位静水压力以及混凝土浇筑质量等边界条件，综合计算作用在孔段内的全压力。灌浆压力控制以孔口回浆管路压力表指针摆动中值控制，压力表指针摆动幅度按小于灌浆压力的20%控制。自动记录仪应测记间隔时段内灌浆压力的平均值和最大值，记录的时段平均压力读数应按峰值的90%控制。应逐级升压到设计压力，防止混凝土结构抬动。

4）灌浆水灰比。按设计规定执行或通过试验确定。

5）灌浆结束标准。在设计压力下，当单孔吸浆量不大于0.4L/min，群孔不大于0.8L/min时，续灌40min可结束灌浆。

6）灌浆封孔：采用浓浆全孔压力灌浆封孔法封孔。

其中，灌浆所用的两种方法，孔口阻塞、自上而下分段、孔内循环法灌浆方法，其设备布置如图3所示，搅拌机5将搅拌好的水泥浆液51通过软管52和软管61输送到灌浆泵7，软管52和软管61之间设置有流量传感器6，所述流量传感器6通过法兰盘62固定，灌浆泵7通过高压管71将水泥浆液51输送进灌浆孔72，同时连接到乳浆防止器8，再经过压力传感器9、高压阀门10和另一个流量传感器11，连通回搅拌机5，其中，压力传感器和流量传感器将信号发送到灌浆记录仪12。

孔内卡塞、孔内循环法灌浆方法的工序图如图4所示，a、b、c、d、e、f分别代表了第一段钻孔、第一段灌浆、第二段钻孔、第二段灌浆、第三段钻孔、第三段灌浆的示意图。

在步骤6中遇见的特殊情况如下处理：

1）灌浆过程中可能在混凝土有冒浆和漏浆，根据具体情况采用嵌缝、表面封堵或是低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理；

2）灌浆过程中发生相邻孔串浆时，如串浆孔为待灌浆孔，且具备灌浆条件，可一泵一孔同时进行灌浆。如串浆孔正在钻进或是不具备灌浆条件，则停止钻进，塞住串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗和灌浆，或继续钻进；

3）灌浆应连续进行，若因故中断时间小于30min，尽快恢复灌浆。中断时间超过30min时，立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。如灌浆间断时间过长无法冲洗或冲洗无效时，则进行扫孔到底，重新阻塞，恢复灌浆；

4）中断灌浆恢复时使用开灌比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注。如注入率较中断前减少较多，逐级加浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，采取补救措施，如扫孔重灌等；

5）灌浆中出现失水回浓情况，当浆液浓度达到下一个比级时，需将浆液调回到原比级继续灌浆，如效果不明显，则重新拌制浆液继续灌注，至灌浆结束。

步骤7，抬动观测；

在压水和灌浆时，抬动值均不允许超过设计规定值，所述规定值是按照不影响大坝的稳定性做出的。所述抬动观测装置如图4所示，包括内管32和外管33，外管33下部内外有石膏黄油46，底部有限位圈35，石膏黄油上部是砂45，所述内管32中设置有左旋丝扣件连接34，内管32和外管33深入到水泥砂浆47中。

所述抬动观测装置在混凝土44深入，边缘处为砂浆43，并利用钢筋42和钢板41固定在混凝土44中，设置有千分表31，在内管32上部设置有钢板，位于钢板40上部是磁力表座30。

步骤8，质量检查

检查孔布置于截水帷幕两孔间的连线上，以及钻孔偏斜过大或灌浆过程出现异常的部位，要求取芯、压水检查。对芯样进行物理力学性能检查，对灌浆后芯样强度与设计强度进行对比。对检查孔进行分段压水，压水段长与灌浆孔段一致，采用五点法，检查混凝土灌浆后渗漏情况。

本发明可在不放空大坝库区蓄水的前提下，处理混凝土渗水缺陷的施工方法，保证了水电站连续、安全、稳定运行，满足了电站运行的需要，给电站运行带来了良好的经济和社会效益。

Claims (10)

1.一种渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，包括下列步骤：

1）在渗漏部位布置需要钻孔的孔位，进行测量放样；

2）在测定位置进行钻孔，按照先钻灌下游排、再钻灌上游排、最后钻灌中间排的顺序进行施工，在同一排钻孔时按照依次排列的孔位进行施工；

3）对钻好的孔进行风水联合冲洗，将残存在孔底和粘附在孔壁处的杂质冲出孔外；

4）对钻孔进行简易压水的实验，分析渗漏部位及渗漏量的大小程度；

5）将进浆管连接到空压机上，利用高压空气将孔内积水从回浆管口排出，进行孔内排水；

6）对钻孔采用孔口阻塞、自上而下分段、孔内循环法或者采用孔内卡塞、孔内循环法进行灌浆，采用浓浆全孔压力灌浆封孔法封孔，形成平面上呈条带状、立面上形似舞台帷幕的截水帷幕；

7）进行压水试验或者灌浆时，利用抬动观测装置对抬动值进行观测，施工时使抬动值控制在设定值内；

8）在灌浆后进行质量检查，检查孔布置于截水帷幕两孔间的连线上，以及钻孔偏斜过大或灌浆过程出现异常的部位，进行取芯、压水检查。

2.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤2）中，采用孔口封闭灌浆的施工方法时需要埋设孔口管，镶孔口管段的孔径的直径为110mm，其他各段孔径的直径不小于56mm。

3.根据其权利要求2所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：所述孔口管采用与钻孔孔径相配匹的直径为89mm的无缝钢管，管长露出孔口高度10～15cm，所述孔口管采用丝扣连接。

4.根据其权利要求2所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：所述孔口管埋设前检查钻孔孔斜，埋设过程中，检查孔口管的长度以及其和各接头丝扣连接的牢固程度。

5.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤4）中，压水实验采用有颜色水；试验压力为灌浆压力的80％，并不大于1MPa；压水时间为20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量。

6.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤6）中，根据混凝土浇筑层厚度和渗漏高程设定灌浆段长，当混凝土浇筑层的层间缝不漏时，采用孔口阻塞、自上而下分段、孔内循环法灌浆时，终孔位置在升层之间，采用自上而下分段、孔内卡塞、孔内循环法灌浆时，卡塞在升层1/2处；当层间缝渗漏时，该缝应在灌浆段内。

7.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤6）中，作用在孔段内的灌浆压力是根据混凝土极限抗拉强度、灌浆段坝前水位静水压力以及混凝土浇筑质量等边界条件综合计算得出，在设计压力下，当单孔吸浆量不大于0.4L/min，群孔不大于0.8L/min时，续灌40min可结束灌浆。

8.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤6）中，灌浆应连续进行，因故中断时间小于30分需尽快恢复灌浆；中断时间超过30分需立即冲洗钻孔，再恢复灌浆；灌浆间断时间过长无法冲洗或冲洗无效时，需进行扫孔到底，重新阻塞，恢复灌浆。

9.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤6）中，在灌浆出现失水回浓情况时，当浆液浓度达到下一个比级时，需将浆液调回到原比级继续灌浆，在效果不明显时，重新拌制浆液继续灌注，至灌浆结束。

10.根据其权利要求1所述的渗漏混凝土内部截水帷幕灌浆方法，其特征在于：步骤8）中，取芯检查是对芯样进行物理力学性能检查，对灌浆后芯样强度与设计强度进行对比；压水检查是对检查孔进行分段压水，压水段长与灌浆孔段一致，采用五点法，检查混凝土灌浆后渗漏情况。

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